Принципы и структура сканирующих зондовых микроскопов
Основной принцип работы сканирующего зондового микроскопа заключается в использовании взаимодействий между зондом и атомными молекулами на поверхности образца, то есть физических полей, образующихся в результате различных взаимодействий, когда зонд и поверхность образца приближаются к наномасштабу, и получения морфологии поверхности образца путем обнаружения соответствующих физических величин. Сканирующий зондовый микроскоп состоит из пяти частей: зонда, сканера, датчика перемещения, контроллера, системы обнаружения и системы визуализации.
Контроллер использует сканер для перемещения образца в вертикальном направлении, чтобы стабилизировать расстояние (или физическую величину взаимодействия) между датчиком и образцом на фиксированном значении; Одновременно переместите образец в горизонтальной плоскости x-y так, чтобы датчик сканировал поверхность образца вдоль траектории сканирования. Сканирующий зондовый микроскоп обнаруживает соответствующие физические величины сигналов взаимодействия между зондом и образцом в системе обнаружения, сохраняя при этом стабильное расстояние между зондом и образцом; В случае устойчивого взаимодействия физических величин расстояние между зондом и образцом фиксируется датчиком перемещения в вертикальном направлении. Система визуализации выполняет обработку изображения на поверхности образца на основе сигнала обнаружения (или расстояния между зондом и образцом).
Сканирующие зондовые микроскопы подразделяются на разные серии микроскопов в зависимости от различных физических полей взаимодействия используемых зондов и образца. Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) и атомно-силовой микроскоп (АСМ) — два широко используемых типа сканирующих зондовых микроскопов. Сканирующий туннельный микроскоп обнаруживает структуру поверхности образца путем измерения величины туннельного тока между зондом и испытуемым образцом. В атомно-силовой микроскопии используется фотоэлектрический датчик смещения для обнаружения деформации микрокантилевера, вызванной силой взаимодействия между кончиком иглы и образцом (которая может быть притягивающей или отталкивающей), чтобы обнаружить поверхность образца.
